(57)【要約】【課題】  本発明は、軽量化を図ることができる消音器を提供することを課題とする。【解決手段】  筒状のシェル１１と、前記シェル１１の一端と他端とを閉塞する端壁とを備え、その内部に消音室ＣＭが形成された消音器であって、少なくとも、前記消音室ＣＭ内で凝縮水Ｗが溜まる部分の前記シェル１１の内面にチタンコーティング４０が施されている。そして、凝縮水Ｗに含まれる酸に対するシェル１１の腐食耐久性を向上させることによって、シェル１１の厚みを低減する。【選択図】      図５
2006083703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシェルと、
前記シェルの一端と他端とを閉塞する端壁とを備え、
その内部に消音室が形成された消音器であって、
少なくとも、前記消音室内で凝縮水が溜まる部分の前記シェルの内面にチタンコーティングが施されていることを特徴とする消音器。
【請求項２】
前記チタンコーティングが溶射によって前記シェルの内面に施されていることを特徴とする請求項１に記載の消音器。
【請求項３】
前記シェルと前記端壁とが圧接接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用等のエンジンの排気系に接続されて、排気音を低減する消音器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの排気音を低減する消音器としては、筒状のシェルの両端が一対の端壁で閉塞されることによって、このシェルの内部に消音室が形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この消音器の内部には、インレットパイプとアウトレットパイプとが配設されている。インレットパイプは、その一端が一方の端壁に接続されていると共に、その他端が消音室内に開口している。そして、アウトレットパイプは、その一端が消音室内に開口していると共に、その他端が他方の端壁に接続されている。また、このような消音器は、エンジンの排気ポートに連通する排気管（エキゾーストパイプ）がインレットパイプの前記一端側に接続され、テールパイプがアウトレットパイプの前記他端側に接続されるようになっている。つまり、エンジンの排気ポートから排出された排気ガスは、排気管、インレットパイプ、消音室、アウトレットパイプ及びテールパイプを介して排出されるようになっており、排気ガスは、消音室を通過する際にその排気音が低減されることとなる。
従来、このような消音器では、その軽量化が図られており、端壁の厚みが、インレットパイプ、シェル、アウトレットパイプ、テールパイプ等を支持するために必要十分な剛性を発揮する厚みに設定されていると共に、シェルの厚みが、消音室内に溜まる凝縮水に含まれた酸（排気ガス中の硫黄酸化物等に由来するもの）に対して必要十分な腐食耐久性を発揮する厚みに設定されている。具体的にいうと、端壁には、厚みが１．２ｍｍ程度のステンレス鋼板が使用され、シェルには、厚みが０．５ｍｍ程度のステンレス鋼板を２重にしたものが使用されている。
【特許文献１】特開２００４−１２４９０４号公報（段落００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような消音器（例えば、特許文献１参照）では、車両の重量の低減化、言い換えれば車両の低燃費化を図るために、さらなる軽量化が望まれている。しかしながら、従来の消音器では、前記したように、端壁には剛性を、そしてシェルには、耐腐食性をもたせる必要があることから、今以上にこれらの厚みを低減することはできない。その結果、従来の消音器では、さらなる軽量化を図ることができない。
そこで本発明は、軽量化を図ることができる消音器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するための本発明は、筒状のシェルと、前記シェルの一端と他端とを閉塞する端壁とを備え、その内部に消音室が形成された消音器であって、少なくとも、前記消音室内で凝縮水が溜まる部分の前記シェルの内面にチタンコーティングが施されていることを特徴とする。
この消音器では、凝縮水が溜まる部分のシェルの内面にチタンコーティングが施されているので、凝縮水に含まれる酸に対するシェルの腐食耐久性が向上する。その結果、この消音器では、シェルの厚みを低減することが可能となる。したがって、消音器の軽量化が可能となる。
このような消音器において、前記チタンコーティングは溶射によって施すことができる。
【０００５】
また、このような消音器において、前記シェルと前記端壁とが圧接接合されているものが好ましい。
一般に、シェルと端壁とを溶接によって接合すると、シェルは高温に曝される。そして、チタンのコーティングが施されたシェルが溶接時の高温に曝されると、そのコーティングがシェルの表面から除かれてしまう場合がある。これに対し、本発明の消音器では、シェルと端壁とが圧接接合されているので、接合時にシェルが高温に曝されることはない。したがって、チタンのコーティングがシェルの内面から除かれる恐れが回避される。その結果、本発明の消音器では、凝縮水に含まれる酸に対するシェルの良好な腐食耐久性が維持される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、軽量化を図ることができる消音器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明を実施した消音器の破断斜視図、図２は、同消音器の平面説明図、図３ないし図５は、それぞれ図２中のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、図６は、第１アウトレットパイプの平面説明図、図７は、シェルの内面に形成されたチタンコーティングの範囲を示す模式図であり、図１の消音器の側面側から見た様子を示す図、図８は、シェルの内面に形成されたチタンコーティングの範囲を模式的に示す斜視図である。なお、図８は、シェル及び端壁の一部に切欠き部分を含むと共に、チタンコーティングの範囲を説明するために便宜上、シェル、端壁、チタンコーティング及びテールパイプのみを記載している。
【０００８】
本実施形態に係る消音器は、自動車などの内燃機関の排気系に介設されるものである。図１及び図２に示すように、消音器１では、両端面を開放した楕円筒状のシェル１１と、このシェル１１の両端面を閉塞する端壁１２，１３とにより、密閉筐体としての消音器本体１０が構成されている。そして、シェル１１と端壁１２，１３とは、圧接接合されており、本実施形態では、図２に示すように、シェル１１と端壁１２，１３とが、かしめられることによって相互に接合されている。このような消音器１は、消音器本体１０の短径側が略上下方向に臨み、端壁１２が車両前方側に位置して、前下がりの傾斜状となるように車体（図示せず）に取り付けられる。なお、本実施形態でのシェル１１には、厚みが０．５ｍｍのステンレス鋼板が一重で使用されており、端壁１２，１３には、厚みが１．２ｍｍのステンレス鋼板が使用されている。そして、後記するように、シェル１１の内面には、溶射によってチタンコーティング４０（図５参照）が施されている。
【０００９】
消音器本体１０には前記端壁１２，１３と略平行に隔壁１４が圧入嵌合され、隔壁１４と端壁１３との間に上流室Ｕが、また、隔壁１４と端壁１２との間に下流室Ｄがそれぞれ画成されている。上流室Ｕと下流室Ｄとは消音室ＣＭを形成する。図３に示すように、隔壁１４の最下部とシェル１１の底面との間には隙間ｃが形成されており、前記したように消音器本体１０が車体に前下がりに取り付けられることで、消音器本体１０内に溜まった凝縮水が隙間ｃを介し、図１において上流室Ｕから下流室Ｄに流れるようになっている。
【００１０】
図１及び図２に示すように、上流室Ｕは、下流室Ｄよりも容積が大きく設定されている。そして、上流室Ｕは、前記隔壁１４と平行となるように消音器本体１０に圧入嵌合された支持板１５により、車両前方側に位置する第１室Ｕ１と車両後方側に位置する第２室Ｕ２とに分けられている。支持板１５には多数のパンチング孔よりなる複数の連通孔１５ａが穿設されており、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２とはこれらの連通孔１５ａを介して連通している。つまり、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２とにおいては、複数の連通孔１５ａを介して排気ガスの自由な流通が許容され、第１室Ｕ１と第２室Ｕ２とは実質的に１つの上流室Ｕとして機能する。図４に示すように、支持板１５の最下部とシェル１１の底面との間にも隙間ｃが形成されており、前記したように、消音器本体１０が車体に前下がりに取り付けられることで、消音器本体１０内に溜まった凝縮水が隙間ｃを介し、図１において第２室Ｕ２から第１室Ｕ１に流れるようになっている。
【００１１】
図１及び図２において、端壁１２と隔壁１４とには、それらに跨って消音器本体１０の前後方向に延びるインレットパイプ１６が貫通して溶接されている。このインレットパイプ１６は、エンジンからの排気ガスを消音室ＣＭ内に導くものであって、その前端、すなわち上流端は、エンジンの排気ポートに連通する排気管ＥＸ（図１）に接続し、後端、すなわち下流端は、前記上流室Ｕの第１室Ｕ１内に位置する。
【００１２】
また、上流室Ｕにはアウトレットパイプ１７が収容されており、本実施形態においては、アウトレットパイプ１７が互いに並列状態に配置される第１アウトレットパイプ１８と第２アウトレットパイプ１９とから構成されている。第１アウトレットパイプ１８は、消音室ＣＭ内の排気ガスを常時、消音室ＣＭ外に排出するようになっている。そして、第２アウトレットパイプ１９は、消音室ＣＭ内の排気圧力が所定値以上に上昇した場合にのみ、後記する開閉バルブ２５が開弁することにより、消音室ＣＭ内の排気ガスを消音室ＣＭ外に排出するようになっている。以下、第１及び第２アウトレットパイプ１８，１９の具体的な構造について説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように、第１アウトレットパイプ１８は、Ｕ字状に湾曲形成されることにより、上流側直線部１８ａと、湾曲部１８ｂと、上流側直線部１８ａに対して平行な下流側直線部１８ｃとから構成されている。第１アウトレットパイプ１８は、上流側直線部１８ａ及び下流側直線部１８ｃが消音器本体１０の前後方向（軸線方向）に沿うように、かつ、湾曲部１８ｂと、上流側直線部１８ａ及び下流側直線部１８ｃの所定部分とが第１室Ｕ１内に位置している。そして、上流側直線部１８ａ及び下流側直線部１８ｃが支持板１５を貫通してそこに溶接支持されている。したがって、上流側直線部１８ａの上流開口部１８ｄと下流側直線部１８ｃの下流開口部１８ｅ（図２）とは、ともに第２室Ｕ２内に臨んでいる。また、図５から判るように、上流側直線部１８ａはシェル１１の側部近傍に位置し、下流側直線部１８ｃはこの上流側直線部１８ａの位置よりも下方となるシェル１１の底部近傍に位置している。
【００１４】
なお、上流側直線部１８ａは、図１及び図２に示すように、隔壁１４に固定されて片持ち状に延びるプレート２０に支持されている。このプレート２０は上流側直線部１８ａを補強すると共に隔壁１４の剛性を高めている。
【００１５】
このような第１アウトレットパイプ１８には、図５及び図６に示すように、湾曲部１８ｂの外周面１８ｇ（図６）側に連なる下流側直線部１８ｃの外側面１８ｆに、消音器本体１０のシェル１１（図５）の底面に臨む水抜きパイプ３０が設けられている。
【００１６】
水抜きパイプ３０を取り付ける外側面１８ｆは、具体的には、図５に示すように、上流側直線部１８ａ及び下流側直線部１８ｃの軸線方向から見て、該両者の軸線を結ぶ仮想線３１と交差する最外側部３３の部位が好ましい。本実施形態では水抜きパイプ３０は、この最外側部３３において下流側直線部１８ｃの軸線方向に対して直交するように取り付けられ、途中で屈曲形成されて下方に延設されている。そして、水抜きパイプ３０は、その開口部３０ａがシェル１１の底面と向き合うようにして第１室Ｕ１（消音室ＣＭ）内に臨んでいる。
【００１７】
また、下流側直線部１８ｃの軸線方向における水抜きパイプ３０の取り付け位置は、図６に示すように、湾曲部１８ｂの終わり直後の位置、言い換えれば、下流側直線部１８ｃにおける上流端周りが好ましい。つまり、下流側直線部１８ｃにおける上流端周りは、排気ガスの流速が最も速くなった直後の位置となるからである。
【００１８】
一方、第２アウトレットパイプ１９は、図１及び図２に示すように、直線状に形成されており、前記第１アウトレットパイプ１８の下流側直線部１８ｃの上方においてこの下流側直線部１８ｃと略平行となるように配置されている。第２アウトレットパイプ１９の前端部周りは、前記隔壁１４を貫通してこれに溶接され、上流開口部１９ａは下流室Ｄ内に臨んでいる。また、第２アウトレットパイプ１９の後端部周りは、前記支持板１５を貫通してこれに溶接され、下流開口部１９ｂ（図２）は、第２室Ｕ２内に臨んでいる。なお、この第２アウトレットパイプ１９の中間部と、前記インレットパイプ１６の後端部、すなわち自由端部とは、連結片２１により一体に連結されることで両者が相互に補強された構造となっており、これによりインレットパイプ１６の片持ち部位の振れが防止される。
【００１９】
第２室Ｕ２内において、第１アウトレットパイプ１８（下流側直線部１８ｃ）の下流開口部１８ｅ（図２）と、第２アウトレットパイプ１９の下流開口部１９ｂ（図２）とは、集合パイプ２２の上流側（二股入口部）に接続している。集合パイプ２２の下流側は端壁１３を貫通し、消音器本体１０の外部においてテールパイプ２３（図１）に接続している。
【００２０】
そして、隔壁１４には、上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとを連通するバルブ口２４（図２、図３）が開口形成されており、下流室Ｄ側においてこのバルブ口２４周りに開閉バルブ２５が設けられている。開閉バルブ２５の一例としては従来公知のリードバルブ（例えば特開２００１−１２３８１７号公報に記載のもの）が挙げられる。開閉バルブ２５の構造を簡単に説明すると、図２に示すように、開閉バルブ２５は、バルブ口２４を囲むように隔壁１４に固定される基台２６と、基台２６に一端側が固定される板状弁２７と、基台２６に固定され、板状弁２７の開度を規制するストッパ２８と、ストッパ２８に固定され、板状弁２７に当接して板状弁２７を閉弁方向に付勢する板ばね２９とを備えている。この開閉バルブ２５は、上流室Ｕ内の排気ガスの圧力が所定値未満のときには、板ばね２９の付勢力により板状弁２７がバルブ口２４を閉じることで、上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとを非連通状態にするようになっている。そして、開閉バルブ２５は、上流室Ｕ内の排気ガスの圧力が前記所定値を超えると、該排気ガスの圧力が板ばね２９の付勢力よりも勝り、該排気ガスの圧力が板状弁２７を開弁させることにより、上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとを連通状態にするようになっている。
【００２１】
このような消音器１のシェル１１の内面には、図５に示すように、チタンコーティング４０が施されている。このチタンコーティング４０は、消音室ＣＭ内で凝縮水Ｗが溜まる部分のシェル１１の内面に施されている。つまり、本実施形態では、消音室ＣＭの底部から水抜きパイプ３０の開口部３０ａの水平位置Ｌまでの範囲でシェル１１の内面にチタンコーティング４０が施されている。また、本実施形態では、図７に示すように、端壁１２が車両前方側に位置して、前下がりに傾斜しているので、前記水平位置Ｌは、消音器１の前後方向に対して傾斜することとなる。したがって、このチタンコーティング４０は、図８に示すように、消音器１の端壁１３側から端壁１２側に向かってシェル１１の内面（底面）で略扇状に広がることとなる。なお、チタンコーティング４０を施す範囲は本実施形態の例に限らず、消音器１毎の凝縮水Ｗの溜まる部分に応じて適宜設定される。
【００２２】
チタンコーティング４０は、溶射によってシェル１１の内面に形成されたものであって、主に金属チタンで形成されている。なお、このチタンコーティング４０には酸化チタンが含まれていてもよい。そして、本実施形態では、チタンコーティング４０の厚みが１０〜１００μｍ程度に設定されている。溶射方法としては、例えば、ガス溶射法、プラズマ溶射法、アーク溶射法等を使用すればよい。また、溶射に使用するチタンは、粉末またはワイヤを使用する。なお、溶射は、不活性ガスの雰囲気中で行われることが望ましい。
【００２３】
以上の構成からなる消音器１について、排気ガスの一連の流れを図２を参照して説明する。先ず、エンジンから排出される排気ガスはインレットパイプ１６を経て上流室Ｕに流入する。エンジンの低速回転域においては、エンジンから排出される排気ガスの圧力が低いため、上流室Ｕにおける排気ガスの圧力も低く、該圧力が前記所定値未満の場合には、板ばね２９の付勢力により板状弁２７がバルブ口２４を閉じ、上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとは非連通状態となっている。したがってこの場合には、上流室Ｕ内の排気ガスは全て上流開口部１８ｄを介して第１アウトレットパイプ１８に流入し、集合パイプ２２及びテールパイプ２３（図１）を経て大気に放出される。このように排気ガスの全てが第１アウトレットパイプ１８に流入することにより、排気ガスの流路面積が小さくなり、長い経路を流れる結果となって、エンジンの低速回転域における消音器１の消音効果が高まる。
【００２４】
そして、エンジンの高速回転域においては、エンジンから排出される排気ガスの圧力が高いため、上流室Ｕにおける排気ガスの圧力も高くなり、該圧力が前記所定値以上となった場合には、板ばね２９の付勢力に抗して板状弁２７がバルブ口２４を開き、上流室Ｕの第１室Ｕ１と下流室Ｄとが連通状態となる。したがってこの場合には、上流室Ｕ内の排気ガスは、一部が上流開口部１８ｄを介して第１アウトレットパイプ１８に流入し、残りはバルブ口２４を介して下流室Ｄに流入し、そこから上流開口部１９ａを介して第２アウトレットパイプ１９に流入する。第１アウトレットパイプ１８及び第２アウトレットパイプ１９に流入した排気ガスは集合パイプ２２で合流し、テールパイプ２３（図１）を経て大気に放出される。このように排気ガスを第１アウトレットパイプ１８及び第２アウトレットパイプ１９の両方に流入させることで、高圧の排気ガスに対してその流路面積を大きく確保できる。したがって、排気ガスの通路抵抗を低減でき、エンジンの高速回転域における出力損失の低減を図ることができる。
【００２５】
さて、エンジンが停止すると、高温の排気ガスが消音器１内で冷却され、排気ガス中に含まれる水蒸気が凝縮して消音室ＣＭ内に凝縮水Ｗが溜まる。この凝縮水Ｗには、排気ガスに含まれる硫黄酸化物等に由来する硫酸等の酸が含まれている。
【００２６】
そして、この凝縮水Ｗは、エンジンの駆動中には水抜きパイプ３０、第１アウトレットパイプ１８、集合パイプ２２及びテールパイプ２３を介して消音器１外に排出される。つまり、凝縮水Ｗは、排気ガスが第１アウトレットパイプ１８内を流れる際の第１アウトレットパイプ１８内の負圧を利用して排出される。そして、消音室ＣＭ内では、凝縮水Ｗの水位が水抜きパイプ３０における開口部３０ａの水平位置Ｌの近傍または水平位置Ｌの下方に維持される。その一方で、エンジンが高速回転している際には、消音室ＣＭ内が高温の排気ガスに曝されることによって、凝縮水Ｗ中の水分は蒸発するが、酸（硫酸等）は消音室ＣＭ内に残留する。そして、再びエンジンが停止した際に、新たに生成した凝縮水Ｗに含まれる酸と残留した酸とが一緒になることによって、消音室ＣＭ内に溜まる凝縮水Ｗに含まれる酸は濃縮されていく。つまり、シェル１１の内面（底面）は、濃縮された酸に曝されることとなる。
【００２７】
以上のような消音器１では、消音室ＣＭ内で凝縮水Ｗが溜まる部分のシェル１１の内面に、溶射によるチタンコーティング（チタンコーティング４０）が施されているので、凝縮水Ｗに含まれる酸に対するシェル１１の腐食耐久性が向上する。したがって、この消音器１では、シェル１１の厚みを、従来の消音器（例えば、特許文献１参照）と比較して低減することが可能となる。具体的には、従来の消音器でのシェルには、厚みが０．５ｍｍ程度のステンレス鋼板を２重にしたものが使用されているのに対して、本実施形態に係る消音器１でのシェル１１には、一重の０．５ｍｍのステンレス鋼板を使用することができる。その結果、本実施形態に係る消音器１によれば、その軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る消音器１では、シェル１１と端壁１２，１３とが圧接接合されているので、例えばシェル１１と端壁１２，１３とが溶接によって接合される場合のように、シェル１１が高温に曝されることはない。したがって、この消音器１では、チタンコーティング４０がシェル１１の内面から除かれる恐れが回避される。その結果、この消音器１では、凝縮水Ｗに含まれる酸に対するシェル１１の良好な腐食耐久性が維持される。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、前記実施形態では、消音室ＣＭ内で凝縮水Ｗが溜まる部分のシェル１１の内面に、チタンコーティング４０が施されているが、シェル１１の内面の全体に亘ってチタンコーティング４０が施されているものであってもよい。
【００３０】
また、前記実施形態では、チタンコーティング４０が溶射によってシェル１１の内面に施されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、チタンコーティング４０がイオンプレーティング法等の他の方法によってシェル１１の内面に施されたものであってもよい。
【００３１】
また、前記実施形態では、シェル１１と端壁１２，１３とが、かしめられて相互に接合されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、かしめに代えて、圧入嵌合や焼き嵌め等の他の圧接接合法によってシェル１１と端壁１２，１３とが圧接接合されたものであってもよい。
【００３２】
また、前記実施形態では、シェル１１として厚みが０．５ｍｍのステンレス鋼板が使用されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シェル１１の材質及びその厚みは、予め設定された消音器１の耐用年数を考慮して適宜に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施した消音器の破断斜視図である。
【図２】本発明を実施した消音器の平面説明図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２中のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１アウトレットパイプの平面説明図である。
【図７】シェルの内面に形成されたチタンコーティングの範囲を示す模式図であり、図１の消音器の側面側から見た様子を示す図である。
【図８】シェルの内面に形成されたチタンコーティングの範囲を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      消音器
１１    シェル
１２    端壁
１３    端壁
４０    チタンコーティング
ＣＭ    消音室
Ｗ      凝縮水
【図１】
2006083703.tif 000003
【図２】
2006083703.tif 000004
【図３】
2006083703.tif 000005
【図４】
2006083703.tif 000006
【図５】
2006083703.tif 000007
【図６】
2006083703.tif 000008
【図７】
2006083703.tif 000009
【図８】
2006083703.tif 000010